發(fā)表時間： 2025-06-25 10:55:29
作者： 石油化工設(shè)備維護(hù)與檢修網(wǎng)
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中國石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化百萬噸乙烯項目引進(jìn)德國linde工藝技術(shù)，于2009年9月投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)乙烯1000kt，裂解氣壓縮機(jī)、乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)（以下簡稱“三機(jī)”）由西門子制造。壓縮機(jī)均采用蒸汽透平驅(qū)動，蒸汽透平結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長期在高溫高壓下工作，運(yùn)行條件苛刻。三機(jī)檢修時間短、工作量大，同時需要精湛的技術(shù)才能保證檢修質(zhì)量，以便滿足機(jī)組長周期、滿負(fù)荷、安全高效運(yùn)行。
壓縮三機(jī)檢修從2019年7月24日正式開始，到8月29初步檢修完成。鉗工完成裂解氣壓縮機(jī)擴(kuò)能改造及乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)透平轉(zhuǎn)子更換、三機(jī)干氣密封更換，同時完成機(jī)組復(fù)查對中、軸瓦檢查、護(hù)罩消漏等工作。另外，儀表完成三機(jī)透平抽汽溫度、排汽溫度探頭更換及耐高溫電纜的更換，并完成機(jī)組各相關(guān)探頭檢查等工作。初步檢修完成后，乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)組于9月9、10日順利開車。裂解氣壓縮機(jī)于9月11日凌晨啟機(jī)，但開車遇到了抽汽法蘭和輪室壓差引線蒸汽泄漏問題被迫停機(jī)，搶修后裂解氣壓縮機(jī)運(yùn)行正常。本文著重介紹了乙烯裝置三機(jī)及檢修過程中出現(xiàn)的問題，并結(jié)合工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)剖析了問題產(chǎn)生的原因，提出了檢修控制手段和解決措施。
一、檢修準(zhǔn)備工作
2019年乙烯裝置大檢修中，三機(jī)檢修為石化公司級關(guān)鍵檢修項目，車間按要求成立檢修項目組，明確組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)分工、工作內(nèi)容。在立項前車間與設(shè)備檢修公司對接，反復(fù)研究檢修范圍和檢修方案并上報公司審核，確定范圍后車間及時上報檢修所需備件并列表跟蹤和驗收，提前編制四級施工網(wǎng)絡(luò)計劃。同時對壓縮設(shè)備工程師和參與檢修項目的班組員工提前進(jìn)行檢修培訓(xùn)，明確檢修內(nèi)容程序、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、質(zhì)量控制要點(diǎn)，安排與負(fù)責(zé)檢修的設(shè)備檢修公司人員現(xiàn)場模擬施工步驟，及時發(fā)現(xiàn)廠房行車不足和檢修場地局限問題，在檢修前得到了有效的解決。
二、三機(jī)檢修問題及對策
2.1裂解氣壓縮機(jī)高壓缸葉輪沖蝕
檢修過程中，在對裂解氣壓縮機(jī)高壓缸進(jìn)行開蓋檢查時，發(fā)現(xiàn)高壓缸轉(zhuǎn)子五段的第三級葉輪出現(xiàn)較大的沖蝕痕跡，第四級葉輪也出現(xiàn)明顯的沖蝕現(xiàn)象，見圖1。
產(chǎn)生葉輪沖蝕的主要原因是葉輪級間注水量變大，致使壓縮機(jī)流道中的裂解氣溫度降低至露點(diǎn)溫度以下，形成的液滴對高速旋轉(zhuǎn)的葉輪造成沖擊，致使葉輪邊緣出現(xiàn)溝槽。調(diào)整注水量主要是由于當(dāng)時裂解氣壓縮機(jī)高壓缸的軸位移增加，位移的增加與高壓缸的結(jié)焦情況密切相關(guān)。
圖2為裂解氣壓縮機(jī)高壓缸軸位移變化趨勢。本次機(jī)組檢修之前，裂解氣壓縮機(jī)高壓缸的軸位移由2015年6月的-0.316mm升高至2017年8月的-0.401mm，已達(dá)到報警值（±0.4mm），該值距離聯(lián)鎖值±0.6mm較為接近，隨時可能導(dǎo)致壓縮機(jī)停車。由于堿洗單元布置在壓縮機(jī)四段出口，堿洗后的裂解氣進(jìn)入壓縮機(jī)五段進(jìn)行壓縮，為避免硫進(jìn)入堿洗下游的裂解氣中，壓縮機(jī)五段未采取注洗油措施，加之五段壓縮后裂解氣的排出壓力和溫度相對于其它四段較高，這將致使五段缸體，級間以及葉輪的結(jié)焦會隨著運(yùn)行周期延長逐漸積累，同時四段采取定期注洗油，附著在葉輪及缸體內(nèi)壁上的聚合物會被部分沖洗下來，但因四段和五段都處于高壓缸內(nèi)，這勢必導(dǎo)致四段和五段之間出現(xiàn)軸向力不平衡的現(xiàn)象，故此認(rèn)為高壓缸軸位移大小與其結(jié)焦是密不可分的。
隨著裝置運(yùn)行周期延長，裂解氣壓縮機(jī)段間換熱器結(jié)垢，造成壓縮機(jī)出口溫度升高，致使丁二烯和異戊二烯發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，尤其當(dāng)溫度超過85℃后，聚合反應(yīng)的速度急劇增加。故此，阻止和減少裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)聚合結(jié)焦最直接、最有效的方法是降低壓縮機(jī)出口溫度，使其不超過85℃。林德公司設(shè)計的裂解氣壓縮機(jī)的級間注水量見表1。
裂解氣壓縮機(jī)運(yùn)行至2019年檢修末期時，鍋爐給水注入五段級間流量為1.5t/h，最大調(diào)整至2.4t/h，該注入量已經(jīng)大于設(shè)計值1.1t/h，但五段裂解氣排出溫度仍然高達(dá)84.5℃，期間鍋爐給水注入量最大調(diào)整至2.4t/h，遠(yuǎn)超設(shè)計值。雖然高壓缸的軸位移趨勢出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，但根據(jù)林德公司對裂解氣露點(diǎn)的評價，鍋爐給水注入流量可由1.1t/h增加到1.6～2.0t/h，對于給定的裂解氣組成，2.4t/h的鍋爐給水注入量不建議采用，因為這可能超過裂解氣壓縮機(jī)的鍋爐給水噴嘴的余量，造成注入級間的鍋爐給水不能很好的霧化，以液滴形式直接沖擊葉輪，造成葉輪損壞。
2.2裂解氣壓縮機(jī)結(jié)焦
圖3為裂解氣壓縮機(jī)缸體、葉輪及其流道的結(jié)焦情況。裂解氣壓縮機(jī)結(jié)焦是不可避免的，由于裂解氣的組分十分復(fù)雜，其中不飽和烴（丁二烯、戊二烯）借助壓縮過程中產(chǎn)生的高溫，加之機(jī)組運(yùn)行時間的延長，或多或少會在壓縮機(jī)殼體、隔板、流道等處凝結(jié)或聚合從而產(chǎn)生附著，長時間累積后，聚合物逐漸增厚，造成轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時有摩擦，從而造成密封磨損，嚴(yán)重則會造成設(shè)備損壞。如何減緩裂解氣壓縮機(jī)缸體的結(jié)焦趨勢，延長運(yùn)行周期是首要任務(wù)，裝置除了對壓縮機(jī)采取連續(xù)注水降低壓縮過程中的溫升，減少聚合，并通過定期注洗油以沖洗壓縮機(jī)葉輪及其流道，將結(jié)垢物沖洗脫離葉輪通道。除此之外，對裂解氣壓縮機(jī)阻聚劑注入線進(jìn)行改造，之前阻聚劑注入鍋爐給水總線中進(jìn)行混合，由于裂解氣壓縮機(jī)每段缸體的結(jié)焦環(huán)境及情況均存在較大差異，因此采取阻聚劑單點(diǎn)單注技措（見圖4），可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)整每段的阻聚劑量，對于結(jié)焦嚴(yán)重的高壓缸部分可適當(dāng)加大阻聚劑注入量，從而減緩結(jié)焦，通過監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行參數(shù)（振動、位移、軸瓦溫度等參數(shù)），實(shí)現(xiàn)注劑最優(yōu)注入。
2.3裂解氣壓縮機(jī)高壓缸級間汽封腐蝕
裂解氣壓縮機(jī)高壓缸級間汽封梳齒出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕情況，尤其是裂解氣壓縮機(jī)四段腐蝕相比五段更為嚴(yán)重，見圖5。
四段缸體內(nèi)葉輪汽封腐蝕較為嚴(yán)重與之前調(diào)整四段注水量密切相關(guān)。本裝置堿洗單元設(shè)置在四段出口和五段入口之間，堿洗之前裂解氣中含有大量酸性氣體，鍋爐給水的超設(shè)計注入量會促使一定量酸性氣體溶于水中，造成汽封的酸性腐蝕。經(jīng)過堿洗塔脫除酸性氣體后進(jìn)入五段，仍會有部分堿液帶入壓縮機(jī)，加之級間注水，使得堿液滯留在殼體汽封內(nèi)的時間較長，造成汽封腐蝕，加之五段級間注水量遠(yuǎn)超設(shè)計注入量，更加劇了該過程。另外，之前為調(diào)整廢堿預(yù)處理單元的負(fù)荷，適當(dāng)降低了堿洗塔塔頂水洗段的補(bǔ)水量，造成進(jìn)五段的裂解氣堿液夾帶明顯增多，五段吸入罐中表現(xiàn)出強(qiáng)堿性條件（pH=11），造成壓縮機(jī)葉輪和流道結(jié)垢，堵塞在汽封梳齒之間，與高速旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生摩擦，造成汽封梳齒磨損。
2.4裂解氣壓縮機(jī)抽汽線法蘭和輪室壓力引線泄漏及消漏
圖6為裂解氣壓縮機(jī)抽汽線法蘭和輪室壓力引線泄漏位置。2019年9月11日裂解氣壓縮開機(jī)，由于保溫衣包裹較厚，當(dāng)時并未發(fā)現(xiàn)該處發(fā)生泄漏，直至第二天發(fā)現(xiàn)透平下缸保溫衣在滴水，拆開保溫衣后感覺蒸汽熱浪從抽汽法蘭面溢出，由于抽汽法蘭面較大，加之透平缸體溫度較高，這對判斷泄漏點(diǎn)造成一定困難。經(jīng)決定，將裂解氣壓縮機(jī)做停機(jī)處理，同時將抽汽法蘭面所有存在縫隙的密封點(diǎn)用電焊焊死。
另外，隨著透平溫度逐漸降低，對透平下缸引壓線處保溫進(jìn)一步拆卸，發(fā)現(xiàn)輪室壓力引線橫截面處出現(xiàn)明顯裂紋，并對2個輪室壓力引線和其余4條抽汽壓力引線進(jìn)行測厚。測厚結(jié)果顯示，2條輪室壓力引線彎頭處厚度最小為1mm，達(dá)到更換管線的條件，隨后將引壓線彎頭處腐蝕管線進(jìn)行切割處理，并線更換新的不銹鋼管線。
2.5乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)透平高壓閥閥桿填料漏氣
乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)在正常運(yùn)行期間，高壓閥閥桿填料處頻繁發(fā)生蒸汽泄漏現(xiàn)象，盡管采用打卡具注膠措施（見圖7），仍無法從根本上解決該問題。西門子設(shè)計時，考慮到乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)使用高壓蒸汽驅(qū)動透平，蒸汽壓力等級不足以達(dá)到需增加閥桿填料處引線的程度。但事實(shí)證明，閥桿填料不足以承受蒸汽的壓力負(fù)荷，不能阻止蒸汽的泄漏，造成高壓閥閥桿處時常泄漏蒸汽。一旦泄漏，只能通過給高壓閥閥桿卡具中進(jìn)行注膠來消漏，且機(jī)組運(yùn)行一段時間后會再次發(fā)生泄漏，無法從本質(zhì)上解決蒸汽泄漏問題。若不及時注膠處理，填料被沖散后，嚴(yán)重時需停機(jī)處理，給大機(jī)組的維護(hù)帶來嚴(yán)重不便。
2019年大檢修期間對乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)透平高壓閥閥座填料出處增加泄漏汽引線，將其引至透平低壓側(cè)蒸汽平衡管管線上，具體改造示意見圖8和圖9。改造完成后，乙烯和丙烯制冷壓縮機(jī)運(yùn)行至今，再未出現(xiàn)過高壓閥閥桿填料處漏汽現(xiàn)象。
2.6乙烯制冷壓縮機(jī)透平高壓閥閥桿固定螺絲脫落
檢修過程中，將乙烯制冷壓縮機(jī)透平高壓閥閥蓋打開后，發(fā)現(xiàn)南側(cè)閥桿與閥錘連接閥梁底部固定螺栓斷裂，導(dǎo)致斷裂的底部固定螺栓卡在2號和4號閥錘之間（見圖10），致使南側(cè)閥桿上部固定螺栓與閥梁上端間產(chǎn)生間隙，致使閥梁整體發(fā)生傾斜，導(dǎo)致汽閥開度比實(shí)際開度偏小。檢修期間對整個閥桿及其固定螺絲進(jìn)行更換。
信息來源：化工活動家
